chapter 7 汽轮机的调节与保护系统.ppt

第七章 汽轮机的调节与保护系统 §7.0 汽轮机调节的基础理论 汽轮机调节的任务 电力用户对电力的供应有一定量和质的要求。 量的要求：功率的大小 质的要求：一是电压，二是频率。 汽轮机调节的任务是及时调整汽轮机的功率，使它能满足外界负荷变化的需要，同时保证转速在允许的范围内。 相关术语 调节对象：调节系统对其作用的那个装置叫调节对象。 被调量：被系统调节的物理量叫被调量 给定值：被调量应保证达到的值叫给定值 扰动：引起被调量变化的各种因素都叫做扰动 反馈：将输出信号的一部分返回到输入端叫做反馈。 闭环与开环：调节系统的被调量与输入量之间存在着反馈的回路叫闭环，不存在反馈的系统叫开环。 过渡过程：系统受扰动后动作，输出量或系统中其它中间参数随时间变化的过程叫过渡过程。 液压调节系统静态特性 静态特性线： 稳态时汽轮机的功率与转速之间的一一对应关系称为调节系统的静态特性，而描述功率与转速关系的曲线称为调节系统的静态特性曲线，通过试验求取。 调速系统的四象限图 转速变动率 当汽轮机单机运行，电功率从零增加到额定值时，转速相应从n1变到n2，转速的改变值?n=n1-n2与额定转速之比的百分数称为调节系统的速度变动率（或称为转速不等率）。即 转速变动率对一次调频的影响 一次调频: 电负荷改变引起电网频率变化时，电网中并列运行的各台机组均自动地根据自身的静态特性线承担一定负荷的变化以减少电网频率的改变，这种调节过程称为一次调频。 局部转速变动率 二次调频: 在电网频率不符合要求时，改变电网中的某些机组的功率设定值，增加或减少它们的功率，实现其调节系统静态特性线的平移，使电网频率恢复正常。 在数字电液控制系统中，速度变动率是在系统软件中没定的，通常只需在软件中改变电子放大器的增益(也即图1第三象限曲线的斜率)，就可改变系统的速度变动率。 速度变动率小，机组的一次调频能力就大。在实际应用中，速度变动率的选取是有范围限制的，不能太大，但也不宜过小。太大了，调频的能力就低：但如果速度变动率过小，在电网负荷变动时，该机组负荷变化幅度就过大，相应地汽机内温度压力变化幅度也过大，容易引起机组部件的损坏，降低机组寿命。 通常情况下，速度变动率在3％—6％之间选取。 迟缓率 迟缓现象及迟缓率的定义 由于摩擦、间隙、滑阀过封度及油的粘滞力的影响，调节系统的静态特性曲线不是一根，而是一条静态特性带，这种现象称为调节系统的迟缓现象 通常用迟缓率来衡量迟缓程度，在同一功率下因迟缓而出现的最大转速变动量与额定转速的比值百分数被定义为迟缓率，即 机组单机运行时，迟缓会引起转速自发变化（即转速摆动） 机组并网运行时， 迟缓会引起功率自发发生变化（即功率飘移）。 传统液压式调速系统的迟缓率一般在0．2—0．5％之间，而数字电液控制系统的迟缓率通常要小于0．1％。 §7.1 概述 汽轮机是带动发电机旋转发电的原动机，由于外界负荷随时都可能发生变化，而且不能大量存储，所以要求发电量与外界负荷随时保持平衡；同时要保证供电质量(频率和电压)。这些任务主要由汽轮机调节系统完成 汽轮机调节系统发展简介 第一代汽轮机调节系统是机械离心式调速器，至今已有一百多年历史。 第二代是液压式汽轮机调节系统，大约出现在二、三十年代。第二代调节系统中均采用了机械传动或感应环节。因此也可称为机械、液压式调节系统。它相对第一代调节系统而言，在响应速度、调节精度和减小迟缓方面有了很大的提高。 第三代汽轮机调节系统是模拟式电液调节系统，大约出现在四十年代。这种系统采用有运算功能的电气元件取代了第一、二代系统中的感应、传递放大的机械、液压环节，而仍保留了液压执行器——油动机。 功频电液控制系统原理图 到50年代中期，才出现了不依靠机械液压式调节系统的纯电调系统。此后，随着数字计算技术的发展及其在过程自动控制领域的应用，尤其是计算机容量、速度和可靠性的飞速发展。出现了以数字计算机作为主要控制装置，以模拟式电气系统作为手操后备，采用液压执行机构的第四代汽轮机控制系统——简称DEH系统 。 机械液压调节系统 功频电液 DEH调节系统(DEH = Digital Electro－Hydraulic Control System) 汽轮机调节系统应用现状 随着电网峰谷差的增加及核电站和水电站的增多，小火电厂的相继关闭，火电站中大机组的调峰任务艰巨，采用液压调节系统难以满足调峰要求，因此，DEH控制系统在国产机组的技术改造中得到了广泛的应用。 各种调节系统的比较 DEH具有模拟电调的所有优点，此外： 采用分散控制，显著提高了可靠性。 计